Mesmo movimentos simples criam ondas no cérebro
Resumo: Um movimento simples, como apertar um botão, pode enviar ondas de atividade para os neurônios que abrangem todo o cérebro, relata um novo estudo.
Fonte: Universidade de Oregon
Mesmo um movimento simples, como apertar um botão, envia ondas de atividade através de redes de neurônios que se estendem pelo cérebro, mostra uma nova pesquisa da Universidade de Oregon.
A descoberta ressalta a complexidade do cérebro humano e desafia a imagem simplista dos livros didáticos de diferentes áreas do cérebro dedicadas a funções específicas.
“É bem sabido que o córtex motor primário controla o desempenho do movimento”, disse Alex Rockhill, estudante de pós-graduação no laboratório do professor de fisiologia humana Nicki Swann. “Mas o movimento é muito mais do que apenas esta região do cérebro.”
Rockhill é o principal autor do novo trabalho do laboratório, publicado em dezembro na Jornal de Neurotecnologia.
Swann e sua equipe estão estudando as redes do cérebro humano graças a uma colaboração com médicos e pesquisadores da Oregon Health & Science University. A equipe da OHSU usa uma técnica chamada EEG intracraniano para determinar onde as convulsões podem começar em pacientes com epilepsia resistente ao tratamento. Eles implantam cirurgicamente uma série de eletrodos no cérebro dos pacientes para identificar quando e onde está ocorrendo uma convulsão e potencialmente remover a área afetada do cérebro.
O EEG intracraniano também pode fornecer informações valiosas sobre outras atividades cerebrais. É uma técnica “padrão ouro”, disse Swann. Mas é algo a que os pesquisadores raramente têm acesso porque a implantação dos eletrodos é um processo muito intenso. Os participantes do estudo de Swann concordaram em que sua equipe examinasse seus cérebros enquanto eles já estivessem conectados a eletrodos para o estudo das convulsões.
Swann e seus colegas deram aos participantes do estudo uma tarefa de movimento simples: apertar um botão. Eles registraram a atividade de milhares de neurônios em todo o cérebro enquanto os participantes completavam a tarefa. Em seguida, eles testaram se poderiam treinar um computador para reconhecer se certos padrões de atividade cerebral foram capturados enquanto o participante estava descansando ou se movendo.
Em certas áreas do cérebro, os sinais eram evidentes. Essas eram áreas anteriormente associadas ao movimento, onde a maioria dos neurônios provavelmente se concentra nesse comportamento. Mas os pesquisadores também encontraram sinais cerebrais que preveem o movimento em todo o cérebro, inclusive em áreas não projetadas especificamente para isso.
Em muitas partes do cérebro, “podemos prever com precisão acima da média se esses dados ocorrem ou não durante o movimento”, disse Swann.
“Descobrimos que existe um espectro de áreas cerebrais, desde áreas motoras primárias onde você pode decodificar que a pessoa está se movendo 100% do tempo, até outras áreas que podem ser decodificadas 75% do tempo”, acrescentou Rockhill.
Em algumas das áreas que não são especializadas para o movimento, “alguns dos neurônios podem disparar, mas podem ser sobrecarregados por neurônios que não estão relacionados ao movimento”, disse ele.
Suas descobertas complementam um estudo publicado na revista em 2019 Naturezaem que outros pesquisadores mostraram extensas redes cerebrais semelhantes associadas ao movimento em camundongos.
“Este artigo mostrou que o movimento está em todo o cérebro, e nosso artigo mostra que isso também é verdade em humanos”, disse Swann.
O fenômeno provavelmente também não se limita ao movimento. Outros sistemas, como visão e tato, provavelmente também se estendem por mais partes do cérebro do que se pensava anteriormente.
Agora a equipe está trabalhando no desenvolvimento de novas tarefas envolvendo diferentes tipos de movimentos para ver como eles aparecem no cérebro. E eles planejam continuar expandindo sua colaboração com a OHSU, trazendo mais pesquisadores a bordo e obtendo uma compreensão mais profunda das complexidades do cérebro.
“Existem muitas oportunidades agora que temos essa nova colaboração”, disse Swann. “Somos realmente afortunados por ter a oportunidade de coletar dados tão empolgantes trabalhando com a equipe OHSU e seus pacientes incríveis.”
Veja também
Sobre esta novidade da pesquisa neurocientífica
Autor: Laurel Hamers
Fonte: Universidade de Oregon
Contato: Laurel Hamers – Universidade de Oregon
Cenário: A imagem é de domínio público
Pesquisa original: Acesso fechado.
“As gravações de EEG estéreo estendem distribuições conhecidas de oscilações relacionadas a movimentos canônicos“ por Alexander P. Rockhill et al. Jornal de Neurotecnologia
resumo
As gravações de EEG estéreo estendem distribuições conhecidas de oscilações relacionadas a movimentos canônicos
objetivo. Pesquisas eletrofisiológicas anteriores caracterizaram padrões vibracionais canônicos associados ao movimento, principalmente a partir de registros do córtex sensório-motor primário. Menos trabalhos tentaram decifrar o movimento com base em registros eletrofisiológicos de uma ampla gama de áreas cerebrais, como as detectadas pela estereoeletroencefalografia (sEEG), particularmente em humanos. Nosso objetivo era identificar e caracterizar oscilações distintas relacionadas ao movimento em uma amostra relativamente ampla de áreas cerebrais em humanos e se elas se estendiam além das áreas cerebrais previamente associadas ao movimento.
Aproximação. Usamos uma máquina de vetor de suporte linear para decodificar espectrogramas de frequência de tempo que estão bloqueados no tempo para movimento e validamos nossos resultados com testes de permutação de cluster e decodificação de padrão espacial conjunto.
Resultados principais. Fomos capazes de classificar com precisão os espectrogramas sEEG durante uma tarefa de movimento de pressionar o botão versus o intervalo entre as tentativas. Em particular, encontramos esses padrões descritos anteriormente: dessincronização beta (13-30 Hz), sincronização beta (rebote), modulação alfa (8-15 Hz) antes do movimento, aumento gama de banda larga (60-90 Hz) após o movimento e um potencial relacionado a eventos. Esses padrões oscilantes foram recentemente observados em uma variedade de áreas cerebrais acessíveis com sEEG que são inacessíveis com outros métodos de registro eletrofisiológico. Por exemplo, a presença de dessincronização beta no lobo frontal foi mais difundida do que o descrito anteriormente, estendendo-se para fora dos córtices motores primário e secundário.
Significado. Nossa classificação mostrou padrões de frequência de tempo proeminentes também observados em estudos anteriores usando eletroencefalografia e eletrocorticografia não invasivas, mas aqui identificamos esses padrões em regiões cerebrais ainda não associadas ao movimento. Isso fornece novas evidências para a escala anatômica do sistema de redes motoras putativas exibindo cada um desses padrões vibratórios.
